CN112976592A - 一种带水管道电热熔管件装置及带水电热熔焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带水管道电热熔管件装置及带水电热熔焊接方法，所述管件装置包括中空的电热熔套筒，所述电热熔套筒包括多个连接端，任一连接端包括冷料段、焊接段和阻水段；所述电热熔套筒外壁设有电极柱，在焊接段内嵌有电加热丝，所述电加热丝与电极柱连接；还设有密封环，在阻水段内壁开设有沿周向方向的第一凹槽，所述密封环可拆卸的设置于第一凹槽内，待连接的焊接管插入连接端内，并穿过密封环，焊接管外壁与密封环内壁相抵触。本发明通过设置有密封环，在线焊接过程中可以有效阻止焊接管内的水进入到热熔区段阻碍热熔焊接，影响焊接质量。

Description

一种带水管道电热熔管件装置及带水电热熔焊接方法

技术领域

本发明涉及管道连接技术领域，具体而言，涉及一种带水管道电热熔管件装置，以及采用该带水管道电热熔管件的带水电热熔焊接方法。

背景技术

随着高分子材料技术的飞跃进步，塑料管材的开发利用也不断深化。聚乙烯(PE)管材、聚丙烯管材等各种塑料在工业和民用多种领域广泛使用，管道间相互连接的各种技术也相应不断发展。

电熔管件是指可以通过电流所产生的温度而熔化达到连接的一种塑料管材配件。电熔管件的基体为PE材料，电熔管件与PE管组成的PE管道系统较好解决了传统管道的腐蚀和接头处泄漏难题。

采用电熔管件连接，实现了接头与管材的一体化，可对地下运动和端载荷进行有效抵抗。PE管道系统采用熔接方法连接后，接头耐端载荷，不会发生接头泄漏。同时，PE的应力松弛特性可有效地通过形变而消耗应力，因此，在接合处和弯曲处，多数情况下不需要进行费用昂贵的锚定。

但是，对载水管材发生破损进行抢险维修时，相比新管安装时无水环境，在线维修连接管材时存在大量水的问题，在焊接表面，若不能阻隔这部分水分对焊接面的侵扰，无疑无法完成焊接，因此，如何在在线抢修过程中快速焊接连接的难题，首先需要阻隔掉水进入到焊接面。

发明内容

本发明提供了一种带水管道电热熔管件装置，通过设置有可拆卸的密封环，可以有效阻隔水分进入到焊接区域内影响焊接的质量。

本发明是通过如下技术方案来实现的：

一种带水管道电热熔管件装置，所述管件装置包括中空的电热熔套筒，所述电热熔套筒包括多个连接端，任一连接端包括冷料段、焊接段和阻水段；所述电热熔套筒外壁设有电极柱，在焊接段内嵌有电加热丝，所述电加热丝与电极柱连接；还设有密封环，在阻水段内壁开设有沿周向方向的第一凹槽，所述密封环可拆卸的设置于第一凹槽内，待连接的焊接管插入连接端内，并穿过密封环，焊接管外壁与密封环内壁相抵触。

本发明一具体实施方式中，所述连接端的数量为两个或三个；在电热熔套筒内设置有分隔环，所述分隔环用于限制焊接管插入深度。

本发明一具体实施方式中，所述分隔环的内径大于等于焊接管的内径。

本发明一具体实施方式中，所述连接端数量为两个，分别为左连接端和右连接端，所述左连接端和右连接端之间设置所述分隔环。

本发明一具体实施方式中，所述分隔环与电热熔套筒的内壁固定连接。

本发明一具体实施方式中，所述分隔环与焊接管管口间设有柔性抵触环，所述柔性抵触环与分隔环一侧连接。可选的，通过胶粘剂粘连，也可通过其他方式连接。

本发明一具体实施方式中，任一连接端内设置有多个第一凹槽，每个第一凹槽内设有相匹配的密封环。

本发明一具体实施方式中，所述密封环的横截面呈U型状，密封环U 型开口一端背向连接端的端头。

本发明一具体实施方式中，所述密封环采用橡胶或硅胶材质制成。

本发明一具体实施方式中，所述电热熔套筒焊接段的外壁设有观察孔，观察孔内设有熔融柱；和/或所述电热熔套筒冷料段的外壁开设有缺口，缺口处设有挂耳，挂耳处设有螺钉。

本发明还提供了一种带水电热熔焊接方法，采用任一上述的带水管道电热熔管件装置，包括以下内容：

1)去除焊接管待焊接区域外表面的氧化层；

2)将除去氧化层的焊接管插入电热熔套筒的连接端内，并穿过密封环，通过电熔夹具将焊接管和电热熔套筒固定；将电熔焊机的输出插头与电极柱连接；输入焊接参数，根据参数设置焊接程序，开启电熔焊机，进行热熔焊接；

3)焊接结束后，待冷却后即可取下电熔夹具。

本发明一具体实施方式中，所述焊接程序包括烘烤程序和热熔焊接程序，焊机先通电使电加热丝发热蒸发焊接管和/或电热熔套筒的水分；待烘烤程序结束后再进入热熔焊接程序，使焊接管和电热熔套筒热熔焊接在一起。

在焊接管件外表面套上一电熔夹具，其作用是限制管件受热而产生的膨胀，由于受到限制夹紧装置的阻止，管件受热膨胀由向外转向内，即转向塑料复合管管材方向，电热熔管件必呈放射状地向内收缩，收缩会遇到塑料复合管管材的阻力，因此在焊缝区形成一个强压力区，这个强压力作用有：1、弥补塑料复合管管材与电热熔管件配合间隙及因膨胀而产生的间隙，可导致更多的热量传递到塑料复合管管材上；2、可有效地阻止冷却过程中孔洞的形成，形成稳定可靠的焊接区间隙闭合过程，因而获得较佳的熔接结果。

本发明实施例至少具有如下优点或有益效果：

本发明通过设置有密封环，在线焊接过程中可以有效阻止焊接管内的水进入到热熔区段阻碍热熔焊接，影响焊接质量，这样无疑可以有效提高了抢险焊接的效率，避免了在抢险过程中焊接不达标的情况发生。所述密封环可拆卸的设置于第一凹槽内，应急抢修安装密封环，新管安装可去除密封环，灵活使用，节约成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明所述防水电热熔管件装置示意图；

图2为本发明所述防水电热熔管件装置设置有分隔环的示意图；

图3为本发明所述防水电热熔管件装置侧视示意图；

图4为本发明所述密封环示意图；

图5为本发明所述密封环截面示意图。

图示：

电热熔套筒1，熔融柱11，冷料段12，焊接段13，阻水段14，观察孔15，焊接管2，电加热丝3，第一凹槽4，密封环5，柔性抵触环6，电极柱 7，分隔环8，挂耳9，螺钉91。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明各实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明实施例的描述中，“多个”代表至少2个。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

一种带水管道电热熔管件装置，所述管件装置包括中空的电热熔套筒 1，所述电热熔套筒1包括多个连接端，任一连接端包括冷料段12、焊接段 13和阻水段14；所述电热熔套筒1外壁设有电极柱7，在焊接段13内嵌有电加热丝3，所述电加热丝3与电极柱7连接；还设有密封环5，在阻水段 14内壁开设有沿周向方向的第一凹槽4，所述密封环5可拆卸的设置于第一凹槽4内，待连接的焊接管2插入连接端内，并穿过密封环5，焊接管2 外壁与密封环5内壁相抵触。

本发明一具体实施方式为，所述连接端的数量为两个或三个；在电热熔套筒1内设置有分隔环8，所述分隔环8用于限制焊接管2插入深度，设置分隔环8可起到定位的作用，有利于标定焊接管2插入是否到位。连接端数量为两个时即为一直管，为三个时即为三通管。分隔环8与电热熔套筒1内壁固定连接，可选的是一体成型设计。

本发明一具体实施方式为，所述分隔环8的内径大于等于焊接管2 的内径，若分隔环8的内径小于焊接管2的内径，势必会突出一部分，对焊接管2内的液体流动会有阻碍。一选择方式是，分隔环8的内径等于焊接管2的内径，内部流动通道更平滑。

本发明一具体实施方式为，所述连接端数量为两个，分别为左连接端和右连接端，所述左连接端和右连接端之间设置所述分隔环8。

本发明一具体实施方式为，所述分隔环8与电热熔套筒1的内壁固定连接。可选择一种方式是分隔环8与电热熔套筒1一体成型设计。

由于在现实操作过程中，可能存在切割误差切口不平整，或者工人操作不当造车切口呈椭圆形的情况，造成焊接管2插入端管口与分隔环8之间存在较大的缝隙，有可能造成大量的水进入到阻水段14中，若不幸再进入到焊接段13势必会给施工带来麻烦。本发明一具体实施方式为，所述分隔环8与焊接管2管口间设有柔性抵触环6，所述柔性抵触环6与分隔环8一侧连接，焊接管2插入端管口与柔性抵触环6相接触，可以在一定程度上起到密封的作用，或者一定阻隔的作用。柔性抵触环6可选用橡胶、硅胶等材质制成或者是改性产品。

本发明一具体实施方式为，任一连接端内设置有多个第一凹槽4，每个第一凹槽4内设有相匹配的密封环5。设置多个第一凹槽4以及配设的密封环5，起到多种密封保护。

本发明一具体实施方式为，所述密封环5的横截面呈U型状，密封环5U型开口一端背向连接端的端头。采用U型的密封环5，U型口朝向进水一侧，在水压的作用下，使得U型密封环5靠近焊接管2一侧紧贴焊接管2外壁，增强了密封效果，而不仅仅依靠密封环5本身与焊接管2张紧时的压力。

本发明一具体实施方式为，所述密封环5采用橡胶或硅胶材质制成或者是改性产品。

本发明一具体实施方式为，所述电热熔套筒1焊接段13的外壁设有观察孔15，观察孔15内设有熔融柱11；焊接段13在热熔焊接过程中，电热丝发热，一边向管内壁的供热同时也会向管外壁方向供热，此时设置有观察孔15，在观察孔15内设置的熔融柱11就会受热向外冒出，以此来观察焊接情况，若冒出到一定位置即可判断焊接完成以及焊接的好坏。

可选的，本发明另一具体实施方式为，所述电热熔套筒1冷料段 12的外壁开设有缺口，缺口处设有挂耳9，挂耳9处设有螺钉91，通过旋进螺丝使的电热熔套筒1冷料段12抱紧焊接管2，在旋进螺钉91的过程中缺口会变小。通过设置挂耳9便于安装螺钉91以及便于操作拧紧。

实施例2

一种带水电热熔焊接方法，采用实施例1中任意技术特征组合形成的的带水管道电热熔管件装置，具体的焊接方法包括以下内容：

1)去除焊接管待焊接区域外表面的氧化层；

2)将除去氧化层的焊接管插入电热熔套筒的连接端内，并穿过密封环，通过电熔夹具将焊接管和电热熔套筒固定；将电熔焊机的输出插头与电极柱连接；输入焊接参数，根据参数设置焊接程序，开启电熔焊机，进行热熔焊接；

3)焊接结束后，待冷却后即可取下电熔夹具。

环切去除表面氧化层，从而也使得焊接管与电热熔套筒间有一缝隙，在电加热过程中可以进行排气。

本发明一具体实施方式中，所述焊接程序包括烘烤程序和热熔焊接程序，焊机先通电使电加热丝发热蒸发焊接管和/或电热熔套筒的水分；待烘烤程序结束后再进入热熔焊接程序，使焊接管和电热熔套筒热熔焊接在一起。整个焊接过程相比普通的焊接过程多了一个烘烤程序，由于存在水分等不利影响，因此，需要先干燥除去水分。正常的焊接程序，在输入焊接参数以后，焊接的时间是固定的，如果存在水分，那整个加热时间内会有热量被水分带走，也即热熔就会不充分影响焊接质量。

烘烤程序可以是以一定功率加热电热丝使水分蒸发。烘烤程序可以定时间预热烘干，每次烘烤程序执行完毕后，安装工人根据缝隙处的水汽情况以及经验来判断是否烘干达标，若不达标再手动选择一次或多次烘烤程序，直至烘干达标；也可以是不定时间，直到工人判断烘干达标时结束烘烤程序。当然也可以通过估算表面的水分含量，根据出厂试验统计情况编制一个烘烤程序时间表，现场输入焊接参数以后，焊机自动完成烘烤程序和热熔焊接程序。

如：选择合格的电热熔焊机，在原有焊机硬件基础上设置一个烘烤应用程序，如安装好管件和焊接管以后，设置烘烤的功率为焊接最大功率的 50％，以恒定功率输出，再根据定时器设置一个烘烤时间为8min，待时间结束后给出指令，在中央处理单元控制下给出指令使焊机进入电热熔焊接程序进行焊接，该电热熔焊接程序可参照任何现有的焊机的设置方法进行设置，具体的参数跟实际的产品有关，也即可参照现有公司生产的产品来确定。再比如，通过通电加热电阻丝使得电阻丝发热，并升温至110℃进行一定时间的加热烘干，当然控制的温度可以在一定范围内变化，如上下浮动 1-3℃等，烘干时间可以是5min、8min、10min、20min等，根据具体的环境水分的量来决定。

例如：

焊机控制器中预先存储有各类电热熔套筒的焊接参数，可以理解的是，不同的电热熔套筒在焊接时，加热温度、电压、电流、焊接时间等焊接参数都是不相同的。控制器预先存储有各类电热熔套筒的焊接参数便于后续根据不同的电热熔套筒发送不同的信号使其输出对应的电压、电流。

控制器可以是单片机、可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)，也可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)、专用集成电路 (Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列 (Field－Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。通用处理器可以是微处理器或者该控制器也可以是任何常规的处理器等。该控制器可以选用STM32系列的处理器，如STM32F103C8T6等型号。

管材(如聚乙烯水管)或管件焊接区触水，未擦净、晾干，会造成内部气泡、漏气，降低强度等问题，通过设置烘烤程序可以有效出去焊接区域的水分，从而保障了焊接质量。

在焊接过程中需要选择符合国家标准GB/T20674.2-2006的电熔焊机进行焊接，若选择不合规的焊接会出现输出能量不够或过强，没有时间补偿等问题，导致假焊、打压漏气或过热喷冒等问题。如电熔焊机输出电压低于标准规定的39.5±0.5V；焊机输出能量不足(电压不足和/或时间不够) 导致焊接不牢现象，影响使用寿命或者在验收阶段即不达标。

在采用未设置有分隔环的电热熔管件装置时需要保证两端的焊接管都插入到位，此时可通过在焊接管上划线来标定，若电熔焊时未划线，管子未插到位，一端部分空焊并且严重偏离轴线，致使电阻丝热量无处传导产生过热，打压时就会产生泄漏。原有待维修的焊接管由于破损等因素，因此截断了一节，此时通过增加一节同等规格的补偿拼接的焊接管，焊接管两端分别套设该种结构的电热熔管件装置，补偿拼接的焊接管两端分别与原有的焊接管对齐，再将两端的电热熔管件装置分别向两侧滑动到划线位置，然后开始进行焊接。

设置分隔环的电热熔管件装置适合破损小(如：一个小孔的破损面) 或者新管安装。此时由于破损较小不需要增设补偿拼接的焊接管，按照新管安装直接将两侧的焊接管通过一个电热熔管件装置焊接即可。

在焊接过程中除了需要严格观察焊接区域的水分外，还需要清理铣屑，申请人在实践中发现，管材焊缝位置发现粘有铣屑，切开管材后，发现焊缝中夹有一条铣屑，由于焊工焊接时操作不当，没有将工作周围垃圾清理干净，最终导致焊接强度有降低。在实践中也发现由于管端未封堵，雨后管内积水，擦试处理后，焊接时雨水又流到焊接面，致使产生大的气泡；而锯去重新清理管内雨水，采用本申请所述方法进行焊接，气泡现象消失。

本申请所述技术特征参照附图图示的形状，也可进行一些简单变换，只要能起到与本申请同样目的即可，可借鉴本领域或相似领域的技术方案。在不冲突的情况下，可对各技术特征进行组合形成新的技术方案，而不仅仅上述实施例所列举的技术方案。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带水管道电热熔管件装置，其特征在于：所述管件装置包括中空的电热熔套筒，所述电热熔套筒包括多个连接端，任一连接端包括冷料段、焊接段和阻水段；所述电热熔套筒外壁设有电极柱，在焊接段内嵌有电加热丝，所述电加热丝与电极柱连接；还设有密封环，在阻水段内壁开设有沿周向方向的第一凹槽，所述密封环可拆卸的设置于第一凹槽内，待连接的焊接管插入连接端内，并穿过密封环，焊接管外壁与密封环内壁相抵触。

2.根据权利要求1所述一种带水管道电热熔管件装置，其特征在于：任一连接端内设置有多个第一凹槽，每个第一凹槽内设有相匹配的密封环。

3.根据权利要求1所述一种带水管道电热熔管件装置，其特征在于：所述密封环的横截面呈U型状，密封环U型开口一端背向连接端的端头。

4.根据权利要求1所述一种带水管道电热熔管件装置，其特征在于：所述密封环采用橡胶或硅胶材质制成。

5.根据权利要求1所述一种带水管道电热熔管件装置，其特征在于：所述电热熔套筒焊接段的外壁设有观察孔，观察孔内设有熔融柱；和/或所述电热熔套筒冷料段的外壁开设有缺口，缺口处设有挂耳，挂耳处设有螺钉。

6.根据权利要求1所述一种带水管道电热熔管件装置，其特征在于：所述连接端的数量为两个或三个；在电热熔套筒内设置有分隔环，所述分隔环用于限制焊接管插入深度。

7.根据权利要求6所述一种带水管道电热熔管件装置，其特征在于：所述分隔环的内径大于等于焊接管的内径。

8.根据权利要求6所述一种带水管道电热熔管件装置，其特征在于：所述分隔环与焊接管管口间设有柔性抵触环，所述柔性抵触环与分隔环一侧连接。

9.一种带水电热熔焊接方法，其特征在于：采用权利要求1-6任一所述的防水电热熔管件装置，包括以下内容：

1)去除焊接管待焊接区域外表面的氧化层；

2)将除去氧化层的焊接管插入电热熔套筒的连接端内，并穿过密封环，通过电熔夹具将焊接管和电热熔套筒固定；将电熔焊机的输出插头与电极柱连接；输入焊接参数，根据参数设置焊接程序，开启电熔焊机，进行热熔焊接；

3)焊接结束后，待冷却后即可取下电熔夹具。

10.根据权利要求9所述一种带水电热熔焊接方法，其特征在于：所述焊接程序包括烘烤程序和热熔焊接程序，焊机先通电使电加热丝发热蒸发焊接管和/或电热熔套筒的水分；待烘烤程序结束后再进入热熔焊接程序，使焊接管和电热熔套筒热熔焊接在一起。

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